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1、 制药工程基础实验授课教师：罗正红 刘艳姓名： 学号： 化学化工系2013 年 10 月实验一 干 燥目的 掌握干燥方法及质量控制要点干燥系指利用热能除去含湿的固体物质或膏状物中所含的水分或其他溶剂，获得干燥物品的工艺操作。在药剂生产中，新鲜药材除水，原辅料除湿，水丸、片剂、颗粒剂等制备过程中均用到干燥。物料中所含水分的性质（1）结晶水：结晶水是化学结合水，一般用风化法去除，在药剂学中不视为干燥过程。如芒硝（Na 2SO410H2O）经风化，失去结晶水而成玄明粉（Na 2SO4） 。（2）结合水：指存在于细小毛细管中的水分和渗透到物料细胞中的水分。此种水分难以从物料中去除。因为毛细管内水分所产
2、生的蒸气压较同温度时水的蒸气压低；物料细胞中的水分被细胞膜包围和封闭，如不扩散到膜外，则不易被蒸发去除。（3）非结合水：指存在于物料表面润湿水；粗大毛细管中水分和物料孔隙中水分。此种水分与物料结合力弱，易于去除。因为它所产生的蒸气压等于同温度水的蒸气压。（4）平衡水分与自由水分：某物料与一定温度、湿度的空气相接触时，将会发生排除水分或吸收水分的过程，直到物料表面所产生的蒸气压与空气中的水蒸气分压相等为止，物料中的水分与空气处于动态平衡状态，此时物料中所含的水分称为该空气状态下物料的平衡水分。平衡水分与物料的种类、空气的状态有关。物料不同，在同一空气状态下的平衡水分不同；同一种物料，在不同的空气
3、状态下的平衡水分也不同。物料中所含的总水分为自由水分与平衡水分之和，在干燥过程中可以除去的水分，只能是自由水分（包括全部非结合水和部分结合水） ，不能除去平衡水分。干燥效率不仅与物料中所含水分的性质有关，而且还决定于干燥速率。干燥速率干燥速率系指在单位时间内，在单位干燥面积上被干燥物料中水分的气化量。用下式表示： U=W/ts上式中，U 为干燥速率（kg/m 2S）；S 为干燥面积（m 2）；W为气化水分量（kg）；t 为干燥时间（S）。因为干燥过程是被气化的水分连续进行内部扩散和表面气化的过程。所以，干燥速率取决于内部扩散和表面气化速率。干燥过程分成两个阶段，恒速阶段和降速阶段。在恒速阶段，
4、干燥速率与物料湿含量无关。在降速阶段，干燥速率近似地与物料湿含量成正比。干燥过程为什么会出现两个阶段呢？在干燥的初期，由于水分从物料内部扩散速率大于表面气化速率。物料表面停留有一层非结合水。此时水分的蒸气压恒定，表面气化的推动力保持不变，因而干燥速率主要取决于表面气化速率，所以出现衡速阶段。此阶段又称表面气化控制阶段。当干燥进行到一定程度，由于物料内部水分的扩散速率小于表面气化速率，物料表面没有足够的水分满足表面气化的需要，所以干燥速率逐渐降低了，出现降速阶段。此阶段又称为内部迁移控制阶段。在恒速阶段，凡能影响表面气化速率的因素都可以影响恒速阶段的干燥。例如，干燥介质的温度、湿度、流动情况等。
5、空气流速增大，则干燥速率加快。在降速阶段，干燥速率主要与内部扩散有关，因此，物料的厚度、干燥的温度等可影响降速阶段的干燥。此时热空气的流速、相对湿度等已不是主要因素。实践证明，某些物料在降速阶段，由于内部扩散速率太小，物料表面就会迅速干燥，而引起表面呈现“假干燥”现象或龟裂现象，不利于继续干燥。为了防止此种现象的发生，必须采取降低表面气化速率的措施。例如，利用“废气循环”，使部分潮湿空气回到干燥室中。影响干燥的因素影响干燥的因素可分恒速阶段和降速阶段来说明。在恒速阶段主要决定于物料表面水分气化速度，受温度差、湿度差、空气流速、蒸发表面积及物料与热空气接触的方式等因素的影响，应采取各种方法降低物
6、料临界湿含量，防止降速期提前来临，避免“假干燥”现象。在降速阶段主要决定于物料特性，由于物料结构、形态及水结合的状态影响着水分在物料内部的扩散（迁移）速度，使不同物料干燥时间差异较大常用干燥方法1.常压干燥常用设备有厢式常压干燥器等。2减压干燥。适用于热敏性物料，亦可用于易受空气氧化、易燃或含有机溶剂的物料。常用设备有厢式减压干燥器、刮板薄膜真空干燥器、双滚筒真空干燥器、叶片式真空干燥器等。（3）喷雾干燥。适合于热敏物料及无菌操作的干燥。喷雾干燥生产过程处在密闭系统，适用于连续化大型生产，并有利于 GMP 管理。常用设备有喷雾干燥器，近年来新型喷雾干燥器有些附有速溶化、膨体化装置，具有广阔的发
7、展前景。一、喷雾干燥的优缺点 （1）浆状原料直接干燥成粉粒状产品 采用喷雾干燥，通常不需要粉碎、分级等操作，直接制成粉末产品，简化了工序，节省了设备。 （2）适于处理热敏性物料 物料微粒化后，表面积增大，干燥迅速（几秒到十几秒） ，且产品温度不超过热风的湿球温度（） 防止物料过热变质。 （）制品的溶解性和流动性好 雾滴与热风接触，水分蒸发极快，可以形成中空球状或疏松团粒状的粉体，制品有良好的冲调性和流动性。 （）容易改变操作条件，控制或调节产品的质量指标、改变原料的浓度、热风温度等喷雾条件，可获得不同水分和粒度的产品。 （）可以满足对产品的各种要求 增加某些措施或运用操作上的灵活性，能制成不同
8、形状（球形、粉末、疏松团粒） 、性质（流动性、速溶性） 、色、香、味的产品。 （）连续作业，处理量大 （7）设备较庞大，投资费用、动力和热能消耗均较大。 二、对喷雾干燥机的要求 (1）物料在干燥过程中，凡与物料相接触的设备部位，必须便于清洗灭菌。 (2）应采取措施防止焦粉，避免热空气产生逆流，满足工艺要求。 （)要保证热风洁净，检查风管和加热器中是否有铁锈或渗漏保温材料，以防混入产品。 (）为了提高产品的溶解度，速溶性，干燥的产品，应迅速从干燥室连续排出，经冷却后包装。 （）排风温度不允许超过要求，以保证产品质量和安全。 （）为提高干燥室的热效率。喷雾时被干燥的料液和热空气均匀接触，加热器、干
9、燥室和热风管，需隔热保温。 （7）对粘性物料，应采取措施尽量减少粘壁现象。（4）沸腾干燥。主要用于湿粒状物料的干燥。常用设备是流化床干燥器，其在片剂颗粒的干燥中得到广泛的应用。流化床干燥器可分为立式和卧式，在制剂工业中常用卧式多室流化床干燥器。（5）冷冻干燥。方法：是将需要干燥的药物溶液预先冷冻成固体，然后在低温低压条件下，从冻结的固态不经过液态而直接升华除去水分的一种干燥方法。此法特适用于不耐热药品的干燥。在冷冻干燥中，可除去 9599的水分，这有利于制品的长期保存。（6）红外线干燥。（7）微波干燥。微波干燥器内设置一种高频交变电场，使湿物料中的水分子迅速获得热量而汽化，从而进行干燥的介电加
10、热干燥器。（8）吸湿干燥。系指将干燥剂置于干燥柜架盘下层。常用的干燥剂有无水氧化钙、无水氯化钙、硅胶等。大多可以应用高温解吸再生而回收利用。实验步骤：1、用天平称取试验药物 10g，每组 2 份，1 份置电热干燥箱中 100干燥 30min，放冷，取出，称量，计算失水率。另一份置微波炉中中火干燥 10min，放冷，取出称量，计算失水率。2、比较二种干燥方法的干燥效率。思考题：微波干燥和电热鼓风干燥的各有什么特点？实验二 粉碎粉碎是利用机械力破坏物料分子间的内聚力而将物料破碎成粉末的操作。一、目的1掌握粉碎生产工艺管理要点及质量控制要点2掌握常见粉碎机的标准操作规程二、设备介绍主要粉碎设备常用的
11、粉碎设备包括万能粉碎机、柴田粉碎机、球磨机、气流粉碎机等。现分别介绍其主要特点：（1）万能粉碎机 由机座、电机、粉碎室、转动齿盘、固定齿盘、加料斗、出料口、筛板组成。并配有粉料收集及捕尘设施。其工作原理是物料由加料斗进入粉碎室，固定齿盘与转动齿盘交错排列，转动齿盘高速旋转产生离心力使物料甩向外围，齿盘的撞击使物料粉碎成一定粒度穿过筛板。是以冲击粉碎为主的粉碎设备。结构简单，操作维护方便。（2）柴田粉碎机 由电机、粉碎室、动力轴、转动打板、挡板、风板等组成。其工作原理是物料通过自动加料器输入到粉碎机中，风板将原料均匀散布到粉碎室的周围，物料在打板与牙板之间被剪切和冲击，在机内形成激烈涡流将物料粉
12、碎，粉碎后的物料在气流的作用下被吹到风选口内经风板的作用，将粗粉和细粉分开，细粉被风送到集粉装置内收粉，粗粉被送回到粉碎室内重新粉碎。该机无筛板装置，具有粉碎效率高，一次出粉率高，粒度风选调节均匀，机组设计紧凑占地面积小，采用集中控制工人操作，维修清理方便等特点。 （3）球磨机 由机座、电机、减速器、球磨缸和研磨球构成。其工作原理是电机动力经蜗轮减速箱传动，使球磨缸作回转运动，物料经研磨球的冲击和研磨，被粉碎、磨细。（4）气流粉碎机 气流粉碎机由加料装置、粉碎室、叶轮分级器、旋风分离器、除尘器、排风机、电控系统组成。其工作原理是压缩空气经过喷嘴产生超音速气流带动物料，使物料与物料之间产生强烈的
13、碰撞、剪切、研磨等作用，从而达到粉碎目的。被粉碎的物料经过叶轮分级和旋流离心器分级，从而得到多级不同粒度产品，最后经除尘器和排风机净化空气。三、内容（一）操作法粉碎操作法（1）生产前准备检查粉碎机、容器及工具是否洁净、干燥，检查齿盘螺栓无松动； 1按操作程序进行试运行， 2检查物料中无金属等异物混入。 32操作 开机并调节分级电机转速或进风量，使粉碎细度达到工艺要求； 机器运转正常后，均匀加入被粉碎物料，不可加入物料后开机。粉碎完成后须在粉碎机内物料全部排出后方可停机； 粉碎好的物料用塑料袋作内包装，填写好的物料卡存在塑料袋上，交下工序。（3）清场 按清场管理制度 、 容器具清洁管理制度 、
14、洁净区清洁规程及20B 型万能粉碎机清洗程序搞好清场和清洗卫生； 为了保证清场工作质量，清场时应遵循时先上后下，先外后里，一道工序完成后方可进行下道工序作业； 清场后，填写清场记录，上报 QA，经 QA 检查合格后挂清场合格证 。（4）记录操作完工后填写原始记录、批记录。工艺管理要点 物料严禁混有金属物； 物料含水分不应超过 5； 筛板与内腔的间隙（二）质量控制关键点异物、粒度（三）操作规程1. CW130A 微型粉碎机、20B 型万能粉碎机操作规程（1）开机前的准备工作 查机器所有紧固螺钉是否全部拧紧，持别是活动齿的固定螺母一定要拧紧。 根据工艺要求选择适当筛板安装好。 用手转动主轴盘车应活
15、动自如、无卡、滞现象； 检查粉碎室是否清洁干燥，筛网位置是否正确； 检查收粉布袋是否完好，粉碎机与除尘机管道连接密封； 关闭粉碎室门，用手轮拧紧后，再用顶丝锁紧。（2）开机运行 先启动除尘机，确认工作正常； 按主机启动开关，待主机运转正常平稳后即可加料粉碎，每次向料斗加入物料时应缓慢均匀加入； 停机时必须先停止加料，待 10 分钟后或不再出料后再停机。（3）清洁程序 设备的清洗，按各设备清洗程序操作，清洗前必须首先切断电源； 每班使用完毕后，必须彻底清理干净料斗机腔和捕集袋内的物料并清洗干净机腔、筛网和活动固定齿； 凡能用水冲洗的设备，可用高压水枪冲洗，先用饮用水冲洗至无污水，然后再用纯化水冲
16、洗两次； 不能直接用水冲洗的设备，先扫除设备表面的积尘，凡是直接接触药物的部位可用纯水浸湿抹布擦抹直至干净，能拆下的零部件应拆下凡能用水冲洗的设备，可用高压水枪冲洗，先用饮用水冲洗至无污水，然后再用纯化水冲洗两次，其它部位用一次性抹布擦抹干净，最后用 75%乙醇擦拭晾干； 凡能在清洗间清洗的零部件和能移动的小型设备尽可能在清洁间清洗烘干； 工具、容器的清洗一律在清洁间清洗，先用饮用水清洗干净，再用纯化水清洗两次，移至烘箱烘干； 门、窗、墙壁、灯具、风管等先用干抹布擦抹掉其表面灰尘，再用饮用水浸湿抹布擦抹直到干净，擦抹灯具时应先关闭电源； 凡是设有地漏的工作室，地面用饮用水冲洗干净，无地漏的工作室用拖把抹擦干净（洁净区用洁净区的专用拖把）
